技術(shù)頻道

娓娓工業(yè)
您現(xiàn)在的位置: 中國傳動網(wǎng) > 技術(shù)頻道 > 應(yīng)用方案 > 搬運機器人在工件大行程龍門中的應(yīng)用

搬運機器人在工件大行程龍門中的應(yīng)用

時間:2010-11-17 10:07:24來源:zhangting

導語:?作為在各行各業(yè)中被廣泛應(yīng)用直角坐標機器人主要是以直線運動軸為主,各個運動軸通常對應(yīng)直角坐標系中的X軸,Y軸和Z軸,一般X軸和Y軸是水平面內(nèi)運動軸,Z軸是上下運動軸

一、 直角坐標機器人介紹
      機器人按ISO 8373定義為:位置可以固定或移動、能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、可重復編程、多功能多用處、末端操作器的位置要在3個或3個以上自由度內(nèi)可編程的工業(yè)自動化設(shè)備。這里自由度就是指可運動或轉(zhuǎn)動的軸。作為在各行各業(yè)中被廣泛應(yīng)用直角坐標機器人主要是以直線運動軸為主,各個運動軸通常對應(yīng)直角坐標系中的X軸,Y軸和Z軸,一般X軸和Y軸是水平面內(nèi)運動軸,Z軸是上下運動軸。在一些應(yīng)用中Z軸上帶有一個旋轉(zhuǎn)軸,或帶有一個擺動軸和一個旋轉(zhuǎn)軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標機器人的各個直線運動軸間的夾角為直角。直角坐標機器人不僅經(jīng)濟性好,編程簡單和易維修,而且可以方便組合成各種樣式結(jié)構(gòu)的機器人,其帶載能力從10公斤到幾噸,超大行程到幾十米,最高運行速度可達到每秒8米,加速度可達到每秒4米,重復定位精度可達到0.05mm或0.01mm。
      在現(xiàn)代化制造業(yè)中,經(jīng)常要把幾百公斤到上噸的工件從一個工位搬到另一個工位。搬運過程有時是2D的XZ方式運動,有時是3D的XYZ方式運動,有時搬運到位后還要把工件轉(zhuǎn)動90度。而搬運一般要求幾個方向同時運動,速度通常是30米/分到60米/分,最大加速度可達到2m/s2,當上下運動的Z軸較長時,幾個方向同時減速會產(chǎn)生非常強大的沖擊力和晃動。而在很多應(yīng)用中對晃動要求很小,定位精度通常達到0.1mm。直角坐標機器人非常適用上面的這些要求,但在實際應(yīng)用中有很多參數(shù)必須經(jīng)過嚴格計算來確定,下面結(jié)合一個應(yīng)用例子來介紹龍門式機器人是如何實現(xiàn)大負載大行程高速運轉(zhuǎn)的。
二、任務(wù)描述
      在一些大型精密機械和機電設(shè)備的生產(chǎn)過程中,對于需要經(jīng)常傳動但又要防止生銹的工件來說,油浸處理就非常的必要。本項目中需要搬運的工件及對應(yīng)抓取手爪的總重量為350kg,其水平運動距離為4米,而上下運動行程為2米,運行速度為1米/秒。那么采用龍門機器人搬運就顯得非常的必要。本項目為浸油輸送線的一部分,用機械手浸油,浸油輸送線主要完成自動上下料、機械手搬運浸油、吹氣淋油、工件輸送、碼箱、輸送到穿梭車等工作。工件輸送都是放在浸油筐中來實現(xiàn),避免了工件間,及工件和操作臺、輸送軌道間的磕碰,即保證了工件的質(zhì)量,又達到了工件浸油防銹的目的。
      輸送線的起始部分為工件存放處,主要功能就是把加工車間加工完成的齒輪、軸等工件放到浸油筐中,然后由中轉(zhuǎn)小車把若干浸油筐運到上料輸送輥道上,然后由機器人抓取浸油。浸油機械手為浸油過程的主要設(shè)備,當通過前段的輥道輸送線把浸油筐輸送到位后,定位系統(tǒng)完成浸油筐的定位,定位準備好后發(fā)給機械手上料指令;機械手在左端就緒位置下降500毫米,然后抓取浸油筐后上升200毫米,XZ軸再同時運動,其中Z軸上升300毫米,X軸高速運動2000毫米。這時浸油筐到達油箱的上方,要下降2000毫米及停頓2秒保證充分浸油,然后上升2000毫米后繼續(xù)右行,右行到位下降,機械手把浸油筐放到輸送線上,繼續(xù)前行準備吹氣淋油,機械手返回到左端的原始位置,準備對下一浸油筐進行浸油。
三、選型理論分析
      針對該任務(wù)要求及現(xiàn)場空間位置限制,我們先選定機器人的形式是二維XZ直角坐標機器人,然后進行運動節(jié)拍和速度分析。根據(jù)速度分析得出各個軸各自的最大加速度和減速度。然后再計算出單獨運動和兩軸同時運動時產(chǎn)生的最大沖擊力。這里計算出XYZ三個方向的最大沖擊力Fx,Fy和Fz及產(chǎn)生的扭曲力矩Mx,My和Mz。當XZ兩個軸同時減速時的最大沖擊力是合成減速度,要以合成減速度來計算Fx,Fy和Fz及產(chǎn)生的扭曲力矩Mx,My和Mz。在計算不同軸扭曲力矩Mx,My和Mz時要考慮等效負載的重心位置,總重力和減速時產(chǎn)生的沖擊力。
      Z軸選型分析:在選擇上下運動的Z軸時,根據(jù)先面計算出的最大沖擊力Fx,Fy和Fz及產(chǎn)生的扭曲力矩Mx,My和Mz,采用了兩根Roboworker RSL90運動軸和120mm寬超強齒型帶組成的復合軸。由于總長度幾乎達到了3米,在X軸以1米/秒速度下快速減速時對Z軸產(chǎn)生非常強大的沖擊力和晃動。為了有更大的抗沖擊能力和產(chǎn)生小的晃動,對兩根RSL90運動軸我們采用四個超長滑塊,上下兩端采用40毫米厚的高強度連接鋁板。選用的120mm寬超強齒型的額定拉力是2000 KG,破壞拉力達7000 KG。Z軸的實際帶載能力可達800 KG,帶350KG的負載可以長期高效可靠工作。
X軸選型分析:采用了兩根5米長的德國Roboworker RSL90運動軸,每根運動軸帶兩個滑塊。單個300mm滑塊RSL90型運動軸的最大負載能力可達360KG,這里采用的雙滑塊剛性聯(lián)結(jié)負載能力可以增加5倍。當把兩根運動軸并排剛性連接起來使用時,其負載能力可以增加2倍,所以這里采用的雙軸雙滑塊結(jié)構(gòu)其負載能力可增加到2噸。而負載(含手爪),Z軸及Z軸與X軸的連接板和驅(qū)動電機等總重量大約600 KG,所以兩根運動軸四滑塊結(jié)構(gòu)完全能承受600KG負載及加減速時產(chǎn)生的沖擊力。兩根X軸鋁材的底面與支架上面鋼板全部完全接觸,支架的強度很高,所以不會產(chǎn)生任何壓力變形。
      XZ軸連接板的設(shè)計:連接板的設(shè)計不僅要考慮機械方面的裝配配合精度,材料的物理強度,連接螺絲桿的拉力等,更要考慮在主要受沖擊方向加大加強連接板,必要時增加連接板。主要螺絲桿和螺絲帽要加膠,以防長期振動后變松動。

四、電機和驅(qū)動器選型:
      該機器人的運行速度達1米/秒,加速度2m/s2,,選擇的驅(qū)動電機必須有足夠的驅(qū)動力,通常要比理論計算值高出100%。選擇Z軸電機時要考慮Z軸和負載的自重,整個Z軸運動的加速力和磨擦力。選用德國Neugart精密行星減速機和德國帶抱閘的伺服電機,負載的轉(zhuǎn)動慣量與驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動慣量比值為5.12,實際最大出力比所需求的最大出力超出289%,安全系數(shù)為289%。X軸的驅(qū)動選用德國Neugart精密行星減速機和德國產(chǎn)伺服電機,負載的轉(zhuǎn)動慣量與驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動慣量比值為6.82,出力安全系數(shù)為212%。數(shù)控系統(tǒng)選用德國恩格哈公司的D22數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)穩(wěn)定性高,易二次開發(fā),這里主要用G代碼G01和G04。
      現(xiàn)場安裝:機器人在加速和減速時會產(chǎn)生強大的沖擊力,而且通常每天要工作24小時,所以機器人必須被牢固地安裝在支架上。機器人的支架要有足夠的抗沖擊力,要有地腳,以保證在長期高速高動態(tài)運動沖擊下,沒有任何晃動。此外在安裝時要保證運動軸間的平行度、平面度和垂直度。右面的圖像是現(xiàn)場安裝后的照片。

五、結(jié)論
      采用ROBOWORKER公司的機器人后使上面的產(chǎn)品生產(chǎn)速度和質(zhì)量大為提高,而且省去大量人力和財力。該機器人運行半年后就收回所投入的成本。該機器人運行一年來非常平穩(wěn)可靠,在正常維護下至少運行十年。這是沈陽萊茵機點公司2007年在國內(nèi)目前做成的最大負載機器人,從中積累了許多實際經(jīng)驗,為以后其它應(yīng)用提供更大行程,更大負載的高動態(tài)龍門機器人和懸臂機器人打下了很好的基礎(chǔ)。目前還有兩臺500公斤負載,大約4*2*1米有效行程的上下料機器人正在進行中。隨著大批量全自動化生產(chǎn)工業(yè)的迅猛發(fā)展,這類直角坐標機器人將具有更加廣范的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

標簽:

點贊

分享到:

上一篇:冶金行業(yè)中壓變頻系統(tǒng)解決方案

下一篇:微能WIN-V63矢量控制變頻器在...

中國傳動網(wǎng)版權(quán)與免責聲明:凡本網(wǎng)注明[來源:中國傳動網(wǎng)]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權(quán)均為中國傳動網(wǎng)(m.u63ivq3.com)獨家所有。如需轉(zhuǎn)載請與0755-82949061聯(lián)系。任何媒體、網(wǎng)站或個人轉(zhuǎn)載使用時須注明來源“中國傳動網(wǎng)”,違反者本網(wǎng)將追究其法律責任。

本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,均來自互聯(lián)網(wǎng)或業(yè)內(nèi)投稿人士,版權(quán)屬于原版權(quán)人。轉(zhuǎn)載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負版權(quán)法律責任。

網(wǎng)站簡介|會員服務(wù)|聯(lián)系方式|幫助信息|版權(quán)信息|網(wǎng)站地圖|友情鏈接|法律支持|意見反饋|sitemap

傳動網(wǎng)-工業(yè)自動化與智能制造的全媒體“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新服務(wù)平臺

網(wǎng)站客服服務(wù)咨詢采購咨詢媒體合作

Chuandong.com Copyright ?2005 - 2024 ,All Rights Reserved 深圳市奧美大唐廣告有限公司 版權(quán)所有
粵ICP備 14004826號 | 營業(yè)執(zhí)照證書 | 不良信息舉報中心 | 粵公網(wǎng)安備 44030402000946號